Quelles sont les méthodes pour améliorer la saveur amère de Glycoside de stéviol?

La stévia (also known as stevioside) is a natural sweetener extracted Et en plusrefined from stevia. It is known for its high sweetness (200-300 times that of sucrose), low calorie (1/300 of sucrose), zero calories and stability under light, heat and acid-base conditions, it is well known and has become the third largest sugar source after sucrose and beEt etsugar [1]. Stevia is a white crystal or powder that is easily soluble in water and is widely used in the food and beverage industries [2]. Stevia is not easily absorbed by the human body after consumption, so it can be used as a sweetener for people with diabetes or obesity.

Il présente également les caractéristiques d’anti-hypertension, d’anti-oxydation, d’anti-cancer, d’anti-inflammatoire, d’antibactérien et d’amélioration de la fonction rénale [3], et peut être utilisé comme substitut des produits de santé et des médicaments, avec de bonnes perspectives d’application. Cependant, le léger arrière-goût d’amertume et la saveur de réglisse de la stevia sont devenus des facteurs limitants pour son développement ultérieur [4]. Par conséquent, nous avons analysé les causes de la saveur indésirable de stevia et proposé des solutions, dans le but de fournir une référence pour résoudre le problème de la saveur indésirable de stevia.

1 Causes de la saveur indésirable de stevia

1.1 le procédé d’extractionimmature de la stévia

La stévia est souvent utilisée comme matière première pour l’extraction de Stéviol glycoside ....... Le procédé d’extraction comprend des étapes telles que l’adsorption et la concentration de la résine, le lavage au solvant, la recristallisation et la purification avec des résines échangeuses d’ions, et finalement la stévia pure est obtenue par séchage par pulvérisation [5]. Cependant, outre le composant sucré du stevioside, le stevia contient également des composants amers tels que des tanins, des flavonoïdes et des huiles volatiles. Ces composants amers ne sont pas complètement éliminés au cours du processus d’extraction et de purification, ce qui peut entraîner la persistance d’impuretés amères dans le produit de stévia et affecter le goût du produit final.

Il y a plusieurs raisons à l’amertume produite lors de l’extraction de la stévia [6-7]. Tout d’abord, au cours de l’étape d’adsorption et de concentration de la résine, si la résine n’est pas sélectionnée et utilisée correctement, la stévia ne peut pas être efficacement adsorbée, et les composants amers correspondants seront également conservés. Deuxièmement, le but du nettoyage au solvant est d’éliminer la graisse et certaines substances amères. Si le solvant est mal choisi, les composants amers ne peuvent pas être éliminés efficacement. Troisièmement, la recristallisation est une étape clé dans l’amélioration de la pureté de la stévia, et si cette étape n’est pas effectuée correctement, elle peut conduire à la concentration des composants amers plutôt qu’à leur élimination; Quatrièmement, les résines échangeuses d’ions sont utilisées pour éliminer les impuretés solubles, et si la résine n’est pas de haute qualité ou que les conditions de fonctionnement ne sont pas appropriées, les composants amers peuvent ne pas être efficacement éliminés. Cinquièmement, bien que le séchage par pulvérisation soit l’étape finale, si les conditions de fonctionnement (telles que la température, la pression, etc.) ne sont pas correctement contrôlées, il peut également affecter la saveur du produit.

Pour réduire l’amertume de la stévia, le processus d’extraction doit être soigneusement optimisé, y compris l’amélioration des processus d’adsorption de la résine et de lavage au solvant, l’optimisation des conditions de recristallisation, le choix de la résine échangeuse d’ions appropriée, et l’ajustement des paramètres de séchage par pulvérisation.

1.2 différences structurelles dans les glycosides de stéviol

Suite stevia, autrestéviolglycosides have been isolated from stevia, with 10 common types. They have a similar tetracyclic diterpene chemical skeleton, all with steviol as the aglycone (Figure 1), with the R1 and R2 positions being substituted with glucose, xylose or rhamnose groups of different lengths, thus forming various glycosides with very different organoleptic and physicochemical properties (Table 1). In this structure, steviol itself has strong hydrophobicity and exhibits a certain bitterness; in taste perception, bitterness comes slightly after sweetness, so as the concentration increases, the aftertaste of bitterness is also enhanced. On the other On the other hand, the slight structural changes of stevioside affect its sweetness and taste quality. The difference in the C-13 (R1) position, the substitution of pyranose, and the length of the substituent group at the C-19 c) (R2) position are the key factors affecting the bitterness of stevioside. It is speculated that this phenomenon may be related À propos dethe activation of bitter taste receptors hT2R4 and hT2R14 [8].

Tableau 1 Structure, douceur et sensation en bouche des Glycosides de stéviol

① s.o. indique qu’il n’est pas applicable.

2 Solutions pour améliorer la saveur indésirable de la stévia

2.1 optimisation du processus de production de stévia

2.1. 1 Emerging extraction technologies In order to further improve the extraction efficiency of stevia, many studies on the extraction of glycosides have been carried out at home and abroad, including hot water extraction, enzyme-assisted extraction, ultrasonic extraction and other emerging extraction technologies [6]. The development of these results provides ideas for process optimization of the stevia production line, which can improve the total stevioside content (usually greater than 95%) while reducing the residual bitter components such as tannins, flavonoids and volatile oils, thereby improving the aftertaste of stevia.

Dans la production traditionnelle, l’extraction à l’eau chaude est couramment utilisée pour extraire le stévioside. Cette méthode consomme beaucoup d’énergie, prend beaucoup de temps, a un faible taux d’extraction total de stévioside, et le produit fini a une couleur foncée. Au cours du processus d’extraction, l’eau agit comme un milieu pour dissoudre les impuretés telles que les acides organiques, les protéines et les polyphénols. Par conséquent, la principale amélioration de cette méthode vise l’élimination ultérieure des impuretés. Zhang Menglei et Al., et al.[9] ont utilisé la floculation et la précipitation du chitosan combinées à la chromatographie en phase inverse pour éliminer les impuretés, réduisant ainsi les coûts et raccourcissant le temps nécessaire à l’élimination des impuretés. Kovacevic et al. [10] [traduction] ont utilisé de l’eau chaude sous pression pour extraire et récupérer efficacement les impuretés polaires et thermiquement instables dans les feuilles de stévia, ce qui offre de bonnes perspectives pour la production industrielle.

L’extraction assistée par des enzymes améliore l’efficacité d’extraction du stévioside à basse température en ajoutant de la cellulase pour briser les parois cellulaires et réduire la consommation d’énergie. Cependant, l’utilisation d’enzymes est coûteuse et les enzymes existantes ne peuvent pas complètement détruire les parois cellulaires. Puri et al. [11] [traduction] ont optimisé les conditions d’extraction à l’aide d’une méthode de Surface de surfacede réponse et ont démontré que l’extraction enzymatique est plus efficace que l’extraction traditionnelle au solvant. On peut constater que l’extraction enzymatique devrait devenir une alternative efficace à l’extraction par solvant pour l’extraction par stévioside.

L’extraction ultrasonique utilise l’effet de cavitation des ultrasons pour briser rapidement les parois cellulaires des plantes et accélérer la libération de substances bioactives. Cette méthode a une efficacité d’extraction élevée, un temps d’extraction court, une faible consommation de solvant et est facile à utiliser. Cependant, l’extraction par ultrasons peut entraîner le mélange d’impuretés inconnues dans la solution, ce qui entraînera des difficultés pour le processus de séparation subséquent. L’optimisation ultérieure du procédé consiste à ajuster plusieurs paramètres expérimentaux [12], tels que la fréquence ultrasonique, la puissance, le temps de traitement, le type et la concentration de solvant, et le rapport solid-liquide, afin de trouver les conditions optimales d’extraction. En optimisant ces paramètres, l’efficacité d’extraction peut être maximisée tout en minimisant la consommation d’énergie et la dégradation chimique potentielle.

En plus des méthodes d’extraction traditionnelles susmentionnées, de nouvelles technologies d’extraction sont apparues. Par exemple, Miao Qing et al. [13] ont utilisé des solvants eutectiques naturels (NADES) au lieu de solvants traditionnels, ce qui est non seulement respectueux de l’environnement, mais aussi très efficace. Jentzer et al. [14] [traduction] ont optimisé les conditions d’extraction automatique de la stévia en utilisant une extraction accélérée au solvant. Ces nouvelles technologies offrent de nouvelles perspectives et possibilités pour l’extraction des glycosides de stévia.

2.1.2 mélange avec d’autres édulcorants

La méthode de mélange synergie la stévia avec d’autres édulcorants. La saveur de l’édulcorant composé est plus proche de celle du saccharose, et l’arrière-goût de la stévia est éliminé. Par exemple, la combinaison de stévia et d’érythritol dans un mélange eutectique peut conserver les fonctions et les caractéristiques originales des deux, tandis que l’érythritol peut changer la courbe d’début de douceur du stévia et éliminer une partie du léger arrière-goût.

La combinaison de stévia avec de l’allulose et du moine peut être combinée pour favoriser le brunissement causé par la réaction de Maillard entre les trois, et est souvent ajoutée aux boissons gazeuses; La combinaison de la stévia, de l’érythritol, de l’édulcorant allulose et du fruit moine peut faire ressortir les avantages des quatre édulcorants et neutraliser leurs défauts respectifs. Le goût rafraîchissant de l’allulose et de l’érythritol peut améliorer le goût désagréable de la stévia et des édulcorants de fruits moines, tandis que l’allulose peut réduire la cristallinité de l’érythritol et lui permettre de participer à la réaction de Maillard [15] [traduction]. Cette solution est facile à utiliser, peut restaurer la douceur naturelle, eten même temps, la quantité totale d’édulcorant utilisé est relativement faible, ce qui est moins coûteux. Cependant, la stevia ne peut toujours pas correspondre au saccharose en termes de multiples sens tels que la douceur et l’arôme, juste en s’appuyant sur l’aide d’autres édulcorants.

2.1.3 modification chimique et enzymatique

Certaines études ont montré que lorsque la stevia est hydrolysée, elle produit des glycosides de stéviol, qui ont une douceur plus faible et un arrière-goût plus faible. En s’inspirant de cela, la partie glucidique peut être modifiée chimiquement ou enzymatiquement [16] [traduction] pour réduire l’arrière-goût correspondant de la stévia. La modification chimique fait référence à la modification de la qualité gustative de la stévia en réagissant chimiquement pour modifier le groupe de sucre fixé au glycoside de stéviol.

However, due to the complicated and demanding chemical modification process, few people currently use this method. Enzyme modification technology refers to the hydrolysis of the acceptor substrate into glucose or other sugar ligands with different chains under the catalytic action of an enzyme. These products are further catalyzed by enzymes to transfer the C-13 or C-19 of the sugar ligand to the acceptor, thereby forming a variety of stevioside derivatives [17] [traduction].

L’enzyme couramment utilisée est la cyclodextrine glucanotransférase (CGTase), qui catalyse le transfert des groupes de glucose de l’amidon et de la cyclodextrine aux groupes de sucre des glycosides de stévol, introduisant ainsi de nouveaux groupements de sucre dans les glycosides de stévol [18] [traduction] pour former des glycosides de stévol à base de glucose. Ce produit peut réduire l’amertume, augmenter la solubilité, améliorer la douceur de la stévia, et a les caractéristiques d’un bon arrière-goût et une saveur moleuse. Il est souvent utilisé en combinaison avec des alcools de sucre dans le yogourt faible en sucre, où les arômes se complètent. Il a été approuvé pour une utilisation comme saveur alimentaire. Cependant, les enzymes ci-dessus sont relativement chères, et l’utilisation de donneurs de sucre correspondants augmente également les coûts. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour développer et filtrer les stéviosides avec un meilleur rapport coût-efficacité et goût.

2.2 développer une nouvelle génération de cér D Det cér M à haut rendement

En plus de la stévia, le glycoside de stéviol de deuxième génération Reb A la teneur la plus élevée. Le Reb A de grande pureté A une douceur semblable à celle du saccharose, mais son amertume subséquente est toujours évidente [19]. Les glycosides de stéviol de troisième génération Reb D et Reb M ont vu le jour grâce à l’amélioration et à l’optimisation continues. Par rapport aux cér A, les cér D et cér M présentent d’excellentes propriétés. Ils ont une douceur et un goût plus élevés, aucun arrière-goût et une saveur de réglisse. Ils ont attiré l’attention en tant que nouvelle génération idéale d’édulcorants. Cependant, le cér D et le cér M sont rares et leur rendement est faible, et seule une faible quantité est contenue dans les plantes classiques de stévia, ce qui rend difficile la production commerciale à grande échelle. Par conséquent, la mise au point de nouvelles méthodes pour isoler et préparer les cér D et cér M de haute pureté est actuellement un point critique de la recherche dans le domaine de la stévia.

2.2.1 méthode d’élevage

La méthode de sélection se réfère à l’utilisation de la technologie agricole pour cultiver et cultiver scientifiquement des plantes, optimiser les meilleures conditions de croissance, et donc cultiver des variétés à haut rendement de Reb D et Reb M. Par rapport à la stévia ordinaire, son rendement est augmenté de près de la moitié [20]. L’avantage de cette méthode est qu’elle permet de cultiver des glycosides de stéviol naturels, qui maintiennent la douceur sans arrière-goût amer. Cependant, il nécessite plus de ressources humaines et matérielles, et l’environnement et les conditions de plantation doivent être optimisés, ce qui peut nécessiter beaucoup de recherche et d’expérimentation.

2.2.2 méthode de Bioconversion

The biotransformation method involves starting with the most abundant component, Reb A, and using specific biological enzymes to convert it into Reb D and Reb M [21]. However, this method requires specific enzymes, which are relatively expensive, which increases production costs. The availability of enzymes is also a consideration.

2.2.3 méthode de Fermentation

Fermentation refers to the use of enzymes produced by genetically engineered yeast to ferment Extrait de stéviainto Reb D and Reb M [22]. Steviol glycosides fermented in this way have a similar texture to sucrose and a refreshing taste, without changing the original texture of the food. The main raw materials are glucose and sucrose, which can ensure mass production, with the advantages of low cost and scalability. Although the initial research and development costs are high, large-scale production can be carried out when conditions are ripe, reducing costs. It is currently the best performing, most popular and most promising solution.

3 Conclusion

En résumé, comme people' S la demande pour leur propre santé augmente, la réduction du sucre est devenue une tendance et une tendance dans le développement social actuel. Les gens accordent plus d’attention à l’alimentation et à la santé physique, il est donc nécessaire de développer une nouvelle génération de substituts de sucre parfaits qui sont équivalents en douceur, ont zéro calories et n’affectent pas la glycémie. Actuellement, il y a relativement peu deÉdulcorants naturels, and stevia itself meets the above conditions, so the demand for stevia has increased dramatically. However, its subsequent bitter and licorice-like taste limits its large-scale use.

L’optimisation du procédé d’extraction de la stévia et le développement d’une nouvelle génération de glycosides de stéviol sont donc urgents. Les causes de l’arrière-goût légèrement amer de la stévia ont été analysées et les solutions existantes ont été résumées, à savoir le développement de nouveaux procédés d’extraction et la construction d’une nouvelle génération de glycosides de stévia à haut rendement sans arrière-goût. Le développement de nouvelles méthodes d’extraction est devenu le courant dominant de la recherche actuelle sur l’optimisation des taux d’extraction. Parmi celles-ci, les méthodes d’extraction assistée par les enzymes ont de bonnes perspectives, mais il y a aussi des défis avec des barrières techniques élevées.

D’autres méthodes d’optimisation des conditions d’extraction, telles que l’extraction par ultrasons, sont relativement faciles à réaliser au niveau actuel de la technologie et présentent de grands avantages pour la production industrielle. La mise au point d’une nouvelle génération d’édulcorants nécessite toutefois des évaluations rigoureuses de la salubrité des aliments et une approbation réglementaire, ce qui peut prendre beaucoup de temps. Le maintien de la stabilité du cér D et du cér M pendant la transformation et l’entreposage des aliments, ainsi que la durée de conservation du produit final, sont également des questions techniques qui doivent être abordées au cours du processus de développement. Ces défis doivent être surmontés par la recherche interdisciplinaire et la collaboration, combinées aux méthodes modernes de biotechnologie et d’ingénierie. Dans les développements futurs, ces approches peuvent être combinées, par exemple en utilisant le génie génétique pour faciliter la sélection et promouvoir la production de masse de nouvelles souches à haut rendement. Lorsque les lacunes de la stevia seront comblées, elle déclenchera inévitablement une nouvelle vague de recherches et d’applications.

Référence:

[1]PETELIUK V, RYBCHUK L, BAYLIAK M, et al. Édulcorant naturel Stevia rebaudiana: fonctionnalités, avantages pour la santé et risques potentiels [J].  Excl. J, J,2021, 20: De 1412 à 1430.

[2]Chen Nuan Nuan. Application et progrès de la recherche de stevia [J]. Food Safety Guide, 2022 (18): 172-174.

[3]MOMTAZI -BOROJENI à à, ESMAEILI S à, ABDOL- LAHI E, E,et al. A review on the pharmacology and toxi- cology of stéviol glycosides extraites de Stevia rebaudi- ana[J].  Curr Pharm Des, 2017, 23(11): De 1616 à 1622.

[4] Wan Huida, Cai Ya, Xiao Qiuyan, et al. Progrès de la recherche sur la modification enzymatique du stévioside et son activité biologique [J]. China Food Additives, 2011 (5): 188-196.

[5] Lv Aidi. Optimisation du procédé d’extrait de stévia rebaudiana [D]. Tianjin: université des sciences et technologies de Tianjin, 2016.

[6] Shi Shilei. Progrès dans le procédé d’extraction du stévioside [J]. Food Industry, 2023, 44(6): 157-159.

[7] Ling Lixin, Zhang Guofen, Chen Fengming. Etude sur le procédé d’extraction du stéviol de la stevia [J]. Food Industry Science and Technology, 2013, 34(6): 257-261.

[8] Li Wenjia, Mu Feng, Jiang Haitao et al. La conception structurelle de résines macroporeuses polaires à surface élevée et leur application dans la séparation des glycosides D de stévioside Rebaudioside [J]. Ion Exchange and Adsorption, 2022, 38(1): 60-70.

[9] Zhang Menglei. Amélioration du procédé de purification de l’extrait aqueux de stévioside [D]. Wuxi: université de Jiangnan, 2021.

[10] KOVACEVI C D  B, BARBA F J, GRANATO D, et al. Extraction d’eau chaude sous pression (PHWE) pour la récupération verte De bioactif composés and  steviol  Glycosides des feuilles de stévia rebaudiana Bertoni [J].  Chimie alimentaire. 2018, 254: 150-157.

[11] PURI M, SHARMA D, BARROW C J, et al. Optimisation d’une nouvelle méthode d’extraction des stéviosides des feuilles de stévia rebaudiana [J].  Food Chemistry, 2012, 132: 1113-1120.

[12] Chen Hu, Hou Lijuan, Lu Fuyong, et al. Méthode de surface de réponse pour optimiser le procédé d’extraction par solvant ultrasonique du stévioside [J]. Food Industry, 2022, 43(5): 6-9.

[13] Q. Miao, S. Pahlehtyn, S. Zeng, et al. Une méthode verte d’extraction du stevioside de Stevia rebaudiana Bertoni à base de solvants eutectiques naturels et son optimisation. Acta Botanica Sinica, 2021, 56(6): 722-731.

[14] JENTZER J B, ALIGNAN M, VACA-GARCIA C, et al.Response surface  méthodologie to  optimiser Solvant accéléré extraction  De stéviol Glycosides de Stevia re - baudiana Bertoni part [J]. Food Chemistry, 2015, 166: 561-567.

[15] Hu Guohua. État d’avancement et perspectives des édulcorants fonctionnels de grande puissance en Chine [J]. Science et technologie de l’industrie alimentaire, 2008(6): 28; 30; 32.

[16] YANG Y, ZHAO L, WANG T, et al. Activité biologique et modification structurelle de l’isostéviol au cours des 15 dernières années [J].  Bioorg Chem, Chem,2024, 143: 107074.

[17] Li Le, Yuan Ying, Ma Shuang. Modification du stévioside catalysé par α-amylase [J]. Modern Food Science and Technology, 2019, 35(2): 202-208.

[18] POL POL J,  VARADOVA OSTRA a E,  KARASEK P, et  al.  Comparaison de deux solvants différents utilisés pour l’extraction par fluide sous pression du stévioside de Stevia rebaudiana: le méthanol versus l’eau [J].  anale bioanale Chem,  2007, 388(8): 1847-1857.

[19] Liu J. Study on Rebaudioside A in Stevioside [D]. Wuxi: université de Jiangnan, 2010.

[20] Yu B Y, Wang N L, Li G J, et al. Progrès dans l’application du génie génétique et du génie métabolique dans la production de stévia [J]. Biotechnology Bulletin, 2015, 31(9): 8-14.

[21] Wu ZD, Ma LB, Zhou YL et al. Biosynthèse, conversion et glycosylation du stévioside. Chine canne à sucre, 2018, 40(2): 58-60.

[22] Yu Xuejian. Mécanisme de l’acide humique régulant la synthèse du stevioside et la conversion enzymatique du stevioside [D]. Beijing: université agricole de Chine, 2016.